Resumo. Palavras-chave: p-xileno, Simulação, Optimização, AspenPlus, Planeamento experimental

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2 Agradecimentos À Professora Doutora Florinda Martins, orientadora desta dissertação, agradeço todo o empenho, compreensão e disponibilidade ao longo da realização deste trabalho. Agradeço à GALP, nas pessoas dos Eng.º Fernando Lopes e Eng.º Carlos Mouta Reis, respectivamente orientador e co-orientador, por terem disponibilizado todos os dados referentes ao processo de produção e pela orientação e disponibilidade cedida. Agradeço ao DEQ Departamento de Engenharia Química do ISEP, especialmente ao Laboratório de Informática, por disponibilizar a ferramenta computacional utilizada neste trabalho. Agradeço a todas as pessoas que possibilitaram um desenvolvimento no meu conhecimento ao longo da minha formação académica no ISEP.

3 Resumo O trabalho tem como objectivo a simulação e verificação do funcionamento de 3 colunas de destilação, a T-0303, a T-0306 e a T-0307, integrantes do processo de produção de p-xileno, baseado nos dados relativos ao ano de 2008, existente na refinaria da Galp no Porto. A abordagem consistiu em utilizar o AspenPlus quer para a simulação quer para a optimização, sendo esta última complementada com um planeamento experimental e optimização no Minitab15. O critério de optimização foi estabelecido a partir de uma análise ao processo actual, na qual se averiguou que se poderia, no limite: produzir mais 15,30ton.ano -1 de p-xileno no conjunto de colunas T-0306 e T-0307; remover mais 1,36ton.ano -1 de dessorvente na coluna T-0303 e diminuir a energia necessária para o processo. Da optimização à coluna T-0303, obteve-se uma melhoria de remoção de 0,34ton.ano -1 de dessorvente, e uma diminuição na energia necessária para 333, kwh por ano. Para obter esta optimização houve necessidade de ultrapassar em 109,852kW a potência da bomba P0306A/S e alterou-se a razão de refluxo na base para 46,1. A optimização conjunta das colunas T-0306 e T-0307 apenas possibilita uma melhoria de p-xileno de 3,4ton.ano -1. De uma optimização individual da coluna T-0307, mantendo a coluna T-0306 nas condições actuais, obteve-se uma melhoria na produção de p-xileno de 14,62ton.ano -1. Neste ensaio as potências do condensador E-0314, do reebulidor E-0306 e da bomba P0314A/S excedem, as actuais em, respectivamente, 35,71kW, 35,74kW e 0,12kW. Enquanto para a situação actual o custo de p-xileno equivale a 722,17.ton -1, para a optimização simultânea da coluna T-0303 e T-0307, é de 723,39.ton -1 e para a optimização de apenas da coluna T-0307 é de 722,81.ton -1. Perante um preço de venda actual de p- xileno de 749,10.ton -1 todas as situações são favoráveis. Em suma, é possível uma optimização processual mas o custo por tonelada de p- xileno fica superior ao actual. Palavras-chave: p-xileno, Simulação, Optimização, AspenPlus, Planeamento experimental

4 Abstract The objective of this paper is the simulation and verification of the performance of 3 distillation columns T-0303, T-0306 and T-0307 of a p-xylene production process, based upon 2008 data of Galp s refinery of Porto. The AspenPlus application was used on its simulation as well as on its optimisation being this last one complemented with experimental design and optimisation using Minitab15 application. An optimisation criterion was established after an analysis of the present process which gave as maximum limits an extra production of 15,30ton.year -1 of p-xylene, considering both columns T-0306 and T-0307, an extra removal of 1,36ton.year -1 of desorbent and reduction of energy for the process. From the optimisation of column T-0303 an extra desorbent removal of 0,34ton.year -1 was attained as well as an energy reduction to 333,24x10 6 kwh.year -1. To attain this optimisation it was necessary to increase the power of pump P0306A/S in 109,852kW and to move the base reflux to the value of 46,1. The joint optimisation of columns T-0306 and T-0307 resulted in just an increase of 3,4ton.year -1 of p-xylene production. From an individual optimisation of column T-0307, keeping T-0306 conditions, an increase of 14,62ton/year production of p-xylene was attained. To attain this optimisation it was necessary to increase the power of condenser E-0314, reeboiler E-0306 and pump P0314A/S in, respectively, 35,71kW, 35,74kW and 0,12kW. The cost of present p-xylene production is 722,17.ton -1, for a joint optimisation of columns T-0306 and T-0307 is 723,39.ton -1 and for an optimisation of just column T-0307 is 722,81.ton -1. Considering present p-xylene sale price of 749,10.ton -1, all situations are acceptable, although present situation is the best. In conclusion, it is possible to optimise the process but cost of p-xylene stays over the present one. Key words: p-xylene, Simulation, Optimization, AspenPlus, Experimental design

5 Índice Capítulo 1 - Introdução Mercado do p-xileno Processo de Produção de Paraxileno Simulação de processos químicos Optimização de um processo industrial Planeamento experimental 21 Capítulo 2 - Simulação do processo de produção de paraxileno Informação sobre o processo Selecção do equipamento Aspectos básicos do simulador Simulação do Processo 38 Capítulo 3 - Análise do processo Melhoria processual Graus de liberdade Variáveis Estudo de variáveis de optimização 59 Capítulo 4 - Optimização do processo Optimização da coluna T Optimização do conjunto T-0306 e T Optimização da coluna T Capítulo 5 - Alterações processuais e Custos de produção Alterações processuais Custos de produção Conclusões 120 Capítulo 6 - Conclusões finais e Recomendações 121 Referências bibliográficas 123 Anexos 127

6 Índice de Figuras Figura 1.1 Isómeros do Xileno: a) ortoxileno; b) paraxileno; c) metaxileno; d) etilbenzeno...1 Figura 1.2 Reacção de oxidação do p-xileno, para produção de ácido tereftálico (Moraes et al, 2004)....2 Figura 1.3 Produtos obtidos através do p-xileno (Minceva, 2004)...2 Figura 1.4 Esquema representativo da separação de paraxileno por cristalização, num processo de duas fases, denominado de Arco (Chauvel et al, 1989)....4 Figura 1.5 Esquema representativo da separação de paraxileno por adsorção, do processo Parex (UOP LLC, 2006b)....5 Figura 1.6 Isomerização do xileno. Reacção de equilíbrio dos isómeros de xileno, na presença de um ácido, no sentido de se maximizar o p-xileno....6 Figura 1.7 Isomerização do etilbenzeno, na presença de um ácido, de um metal, e hidrogénio, no sentido de se produzir um produto do benzeno...6 Figura 1.8 Esquema representativo da isomerização de xileno, do processo Isomar. (UOP LLC, 2006a)....7 Figura 1.9 Esquema representativo da produção de paraxileno na Refinaria Galp, no Porto. Legenda: T Coluna de separação de xilenos (Splitter de xilenos); A Unidade de adsorção, Parex (T-0301 e T-0302); T-0306 Coluna de remoção do dessorvente do extracto; T-0307 Coluna de acabamento; T-0303 Coluna de remoção do dessorvente do refinado; B Unidade de isomerização, Isomar (R-0401)....9 Figura 1.10 Programação típica de um simulador (Sinnot et al, 2005)...11 Figura 1.11 Interface do AspenPlus, versão Figura 2.1 Diagrama do processo de destilação da coluna T-0303, com as condições do ano de 2008 na refinaria da Galp, no Porto...28 Figura 2.2 Diagrama do processo de destilação da coluna T-0306, com as condições do ano de 2008 na refinaria da Galp, no Porto...29 Figura Diagrama do processo de destilação da coluna T-0307, com as condições do ano de 2008 na refinaria da Galp, no Porto...31 Figura 2.4 Flowsheet da etapa 1 simulada no AspenPlus Figura 2.5 Flowsheet da etapa 2 simulada no AspenPlus Figura 2.6 Flowsheet da etapa 3 simulada no AspenPlus Figura 3.1 Influência da T F3 sobre a remoção de dessorvente na coluna T Figura 3.2 Influência da T F3 sobre a energia necessária na coluna T Figura 3.3 Influência da %W3 sobre a remoção de dessorvente na coluna T Figura 3.4 Influência da %W3 sobre a energia necessária na coluna T Figura 3.5 Influência da T COND3 sobre a remoção de dessorvente na coluna T Figura 3.6 Influência da T COND3 sobre a energia necessária na coluna T Figura 3.7 Influência da Q H301 sobre a remoção de dessorvente na coluna T Figura 3.8 Influência da Q H301 sobre a energia necessária na coluna T Figura 3.9 Influência da T F6 sobre a produção de p-xileno...66 Figura 3.10 Influência da T F6 sobre a pureza de p-xileno...67 Figura 3.11 Influência da %W6 sobre a produção de p-xileno...67 Figura 3.12 Influência da %W6 sobre a pureza de p-xileno...68 Figura 3.13 Influência da %DEST6 sobre a produção de p-xileno...69 Figura 3.14 Influência da %DEST6 sobre a pureza de p-xileno...69 Figura 3.15 Influência da T COND6 sobre a produção de p-xileno Figura 3.16 Influência da T COND6 sobre a pureza de p-xileno Figura 3.17 Influência da Q H302 sobre a produção de p-xileno Figura 3.18 Influência da Q H302 sobre a pureza de p-xileno Figura 3.19 Influência da T F7 sobre a produção de p-xileno...72 Figura 3.20 Influência da T F7 sobre a pureza de p-xileno...72 Figura 3.21 Influência da %W7 sobre a produção de p-xileno Figura 3.22 Influência da %W7 sobre a pureza de p-xileno...73 Figura 3.23 Influência da %1LIQFRIO sobre a produção de p-xileno i

7 Figura 3.24 Influência da %1LIQFRIO sobre a pureza de p-xileno Figura 3.25 Influência da T S, E306 sobre a produção de p-xileno Figura 3.26 Influência da T S, E306 sobre a pureza de p-xileno Figura 3.27 Influência da %vaporizado E306 sobre a produção de p-xileno...76 Figura 3.28 Influência da %vaporizado E306 sobre a pureza de p-xileno...77 Figura 3.29 Influência da T E307 sobre a produção de p-xileno...78 Figura 3.30 Influência da T E307 sobre a pureza de p-xileno...78 Figura 3.31 Influência da T COND7 sobre a produção de p-xileno Figura 3.32 Influência da T COND7 sobre a pureza de p-xileno Figura 3.33 Influência da %TOLUENQ sobre a produção de p-xileno Figura 3.34 Influência da %TOLUENQ sobre a pureza de p-xileno Figura 4.1 Gráfico normal dos efeitos para R, para o plano Figura 4.2 Gráficos das interacções sobre R, para o plano Figura 4.3 Gráfico normal dos efeitos para R, para o plano Figura 4.4 Gráfico das interacções sobre R, para o plano Figura 4.5 Gráfico normal dos efeitos para R, para o plano Figura 4.6 Gráfico das interacções sobre R, para o plano Figura 4.7 Gráfico normal dos efeitos para R1, para o caso 2, hipótese Figura 4.8 Gráficos das interacções sobre R1, para o caso 2, hipótese Figura 4.9 Gráfico normal dos efeitos para R2, para o caso 2, hipótese Figura 4.10 Gráficos das interacções sobre R2, para o caso 2, hipótese Figura 4.11 Gráfico normal dos efeitos para R1, para o caso 2, hipótese Figura 4.12 Gráficos das interacções sobre R1, para o caso 2, hipótese Figura 4.13 Gráfico normal dos efeitos para R2, para o caso 2, hipótese Figura 4.14 Gráficos das interacções sobre R2, para o caso 2, hipótese Figura 4.15 Gráfico normal dos efeitos para R1, para o caso 2, hipótese Figura 4.16 Gráficos das interacções sobre R1, para o caso 2, hipótese Figura 4.17 Gráfico normal dos efeitos para R2, para o caso 2, hipótese Figura 4.18 Gráficos das interacções sobre R2, para o caso 2, hipótese Figura 4.19 Gráfico normal dos efeitos para R1, para a optimização da T Figura 4.20 Gráficos das interacções sobre R1, para a optimização da T Figura 4.21 Gráfico normal dos efeitos para R2, para a optimização da T Figura 4.22 Gráficos das interacções sobre R2, para a optimização da T ii

8 Índice de Tabelas Tabela 1.1 Valores do ponto de ebulição, dos isómeros do xileno (base de dados AspenPlus 2006). 1 Tabela 1.2 Dados para processos de isomerização de xilenos e para sistemas que operam na presença de metais nobres (*) 7 Tabela 1.3 Excerto retirado do BREF relativo aos processos envolvidos na produção de paraxileno. 8 Tabela 1.4 Comparação dos resultados obtidos de recuperação, pureza de p-xileno e tempo de CPU, aplicando para optimização do Parex o MOL, o OCFE e o gproms * 19 Tabela 1.5 Variação do número de ensaios perante um dado número de factores para os planos factorial completo e factorial fraccionado do tipo 2 k-p (Montgomery, 2001) 22 Tabela 1.6 Sinais da primeira linha da matriz do plano Plackett Burman, para 7, 11, 15 e 19 variáveis (Montgomery, 2001) 23 Tabela 2.1 Calores associados a E-0312 e H Tabela 2.2 Dados das composições mássicas das correntes de entrada e de saída da coluna T Tabela 2.3 Calores associados a E-0313 e H Tabela 2.4 Dados das composições mássicas das correntes de entrada e de saída da coluna T Tabela 2.5 Calores associados a E-0314, E-0306 e E Tabela 2.6 Valores do caudal de entrada nos permutadores E-0306 e E Tabela 2.7 Dados das composições mássicas das correntes de entrada e de saída da coluna T Tabela 2.8 Calor cedido dos aquecedores/arrefecedores, existentes nos processos de destilação da coluna T-0303, T-0306 e T Tabela 2.9 Parâmetros introduzidos, e seus valores, nos equipamentos da coluna T-0303 no AspenPlus. 36 Tabela 2.10 Parâmetros introduzidos, e seus valores, nos equipamentos da coluna T no AspenPlus. 37 Tabela 2.11 Parâmetros introduzidos, e seus valores, nos equipamentos da coluna T no AspenPlus. 37 Tabela 2.12 Condições para a simulação do processo, no AspenPlus. 38 Tabela 2.13 Parâmetros da coluna T-0303, o valor actual e obtido na simulação de cada um dos factores e ainda o desvio relativo, em percentagem, do valor real. 41 Tabela 2.14 Desvio relativo do valor desejado dos parâmetros da coluna T-0306, o valor actual e o obtido na simulação 43 Tabela 2.15 Desvio relativo do valor desejado dos parâmetros da coluna T-0307, o valor actual e o obtido na simulação 45 Tabela 2.16 Custos anuais das utilidades para a coluna T-0303, T-0306 e T-0307, de acordo com a simulação actual. 48 Tabela 2.17 Produção, preço unitário e vendas anuais para cada produto obtido na unidade 0300 e Tabela 3.1 Graus de liberdade de cada sistema inerente à destilação na coluna T Tabela 3.2 Graus de liberdade de cada sistema inerente à destilação na coluna T Tabela 3.3 Graus de liberdade de cada sistema inerente à destilação na coluna T Tabela 3.4 Variáveis do processo da destilação na coluna T Tabela 3.5 Variáveis do processo da destilação na coluna T Tabela 3.6 Variáveis do processo da destilação na coluna T Tabela 3.7 Variáveis fixas do processo de destilação na coluna T Tabela 3.8 Variáveis fixas do processo de destilação da coluna T Tabela 3.9 Variáveis fixas do processo de destilação das colunas T Tabela 3.10 Variáveis de optimização no simulador no processo da destilação na coluna T iii

9 Tabela 3.11 Variáveis de optimização no simulador no processo da destilação na coluna T Tabela 3.12 Variáveis de optimização no simulador no processo da destilação na coluna T Tabela 3.13 Variáveis de optimização da coluna de destilação T-0307, como primeira estimativa 58 Tabela 4.1 Excerto da matriz do plano de Plackett-Burman de 8 ensaios, com 7 factores em ordem às respostas R e R. 83 Tabela 4.2 Valores de t obtido para os factores avaliados no plano de crivagem, para as respostas R e R 84 Tabela 4.3 Valor dos parâmetros a utilizar no ensaio 1A, de acordo com o Minitab15, e os resultados da remoção de dessorvente recorrendo ao Minitab15 e ao AspenPlus. 86 Tabela 4.4 Resultados do ensaio 1B, nomeadamente os valores dos parâmetros optimizados e a remoção diária de dessorvente recorrendo, numa optimização no AspenPlus. 86 Tabela 4.5 Resultados do ensaio 1C, nomeadamente os valores dos parâmetros optimizados e a remoção diária de dessorvente recorrendo, numa optimização no AspenPlus. 87 Tabela 4.6 Valor dos parâmetros a utilizar no ensaio 2A, de acordo com o Minitab15, e os resultados da remoção de dessorvente e de energia necessária recorrendo ao Minitab15 e ao AspenPlus. 90 Tabela 4.7 Excerto da matriz do plano de Plackett-Burman de 16 ensaios, com 13 factores em ordem às respostas R1, R2 e R3 93 Tabela 4.8 Valores de t obtido para os factores avaliados no plano de crivagem, para as respostas R1, R2 e R3 94 Tabela 4.9 Produção de p-xileno optimizada e a melhoria anual de p-xileno para o caso 1 95 Tabela 4.10 Valores óptimos das variáveis T F6,T COND6, %DEST6, %W6, Q H302, %W7, %1LIQFRIO, T S, E306, T E307, para o caso Tabela 4.11 Novos níveis da %DEST6 e de T S, E306, para caso 2, hipótese Tabela 4.12 Valores de t obtido para os factores avaliados no plano de crivagem do caso 2, hipótese 1, para as respostas R1 e R2 97 Tabela 4.13 Valores obtidos da remoção de dessorvente, da carga de p-xileno à T-0307, da pureza e produção de p-xileno anuais, do ensaio no AspenPlus com a %DEST6 equivalente a 0, Tabela 4.14 Novos níveis da %DEST6, de T S, E306 e da %W7 para o caso 2, hipótese Tabela 4.15 Valores de t obtido para os factores avaliados no plano de crivagem do caso 2, hipótese 2, para as respostas R1 e R2 101 Tabela 4.16 Produção de p-xileno optimizada e a melhoria anual de p-xileno para o caso 2, hipótese Tabela 4.17 Valores óptimos das variáveis T F6,T COND6, %DEST6, %W7, e T S, E306, para o caso 2, hipótese Tabela 4.18 Valores de t obtido para os factores avaliados no plano de crivagem do caso 2, hipótese 3, para as respostas R1 e R2 106 Tabela 4.19 Produção de p-xileno optimizada e a melhoria anual de p-xileno, respectivas ao ensaio A, para o caso 2, hipótese Tabela 4.20 Valores óptimos das variáveis T COND6, %DEST6, %W6, %W7 e T S, E306, respectivos ao ensaio A, para o caso 2, hipótese Tabela 4.21 Produção de p-xileno optimizada e a melhoria anual de p-xileno, respectivas ao ensaio B, para o caso 2, hipótese Tabela 4.22 Valores óptimos das variáveis T F6, T COND6, %DEST6, %W6, %W7 e T S, E306, respectivos ao ensaio B, para a hipótese Tabela 4.23 Valores de melhoria anual de p-xileno para todas as hipóteses testadas para optimizar o conjunto das colunas T-0306 e T Tabela 4.24 Valores de t obtido para os factores avaliados no plano de crivagem da coluna T-0307, para as respostas R1 e R2 112 iv

10 Tabela 4.25 Resultados da optimização da coluna T-0307, auxiliada pelo Minitab Tabela 4.26 Resultados da simulação da coluna T-0307, pelo AspenPlus, com os valores dos factores da Tabela Tabela 4.27 Resultados da optimização da coluna T-0307, variando os 5 factores no AspenPlus 116 Tabela 4.28 Resultados da optimização da coluna T-0307, variando os 5 factores no AspenPlus, pelo método do gradiente reduzido 117 Tabela 5.1 Custos dos equipamentos para o projecto 2 e Tabela 5.2 Custo de tonelada de p-xileno, para os três projectos, no momento inicial. 119 Tabela 5.3 Volume de produção e custo de produção de p-xileno, para os três projectos, no ano v

11 Nomenclatura Símbolo Definição Unidade Árabe alpha Nível de probabilidade [1] m PROD3 Caudal mássico do produto de base da T-0303 kg.h -1 m REFINADO Caudal mássico do refinado kg.h -1 m EXTRACTO Caudal mássico do extracto kg.h -1 %W3; %DEST6; %W6; Fracção de corrente W3, DEST6, W6, W7, 1LIQFRIO %W7; %1LIQFRIO; e TOLUENQ %TOLUENQ [1] %Vaporizado E306 Fracção vaporizada do fluido no permutador E-0306 [1] Consumo MP Consumo das matérias-primas kg Custo actual Custo actual, reportado ao ano actual Custo MP Custo matérias-primas Custo original Custo original, reportado ao ano original Custo unitário compra, MP Custo unitário das matérias-primas Desvio relativo Desvio entre o valor desejado e o obtido relativamente ao desejado % E f Efeito do factor fictício [1] E i Efeito do factor x i [1] n + Número de sinais positivos numa coluna --- N eq Número de equações [1] n f Número de factores fictícios [1] N F3, N F6, N F7 Andar de entrada da corrente de alimentação da coluna T-0303, T-0306 e T-0307, respectivamente [1] N L Número de graus de liberdade [1] N pratos, 3, N pratos, 6, N pratos, 7 Número de pratos ou andares das colunas T-0303, T e T-0307, respectivamente [1] N PROD3 Prato de saída da corrente PROD3 [1] N var Número de variáveis [1] P base3, P base6, P base7 Pressão na base da coluna T-0303, T-0306 e T-0307, respectivamente bar P COND3, P COND6, P COND7 Pressão de saída do condensador da coluna T-0303, T-0306 e T-0307, respectivamente bar P i Pressão da corrente i bar P topo3, P topo6, P topo7 Pressão no topo da coluna T-0303, T-0306 e T-0307, respectivamente bar Q E312, Q E313, Q E314 Calor cedido pelo condensador da coluna T-0303, T e T-0307, respectivamente kcal.h -1 vi

12 Símbolo Definição Unidade Árabe Qj Calor trocado no processo, para o equipamento j kcal.h -1 R.R base3, R.R base6, R.R base7 Razão de refluxo para a base da coluna T-0303, T e T-0307, respectivamente [1] R.R topo6, R.R topo7 Razão de refluxo para o topo da coluna T-0306 e T- 0307, respectivamente [1] R Remoção de dessorvente ton.dia -1 R, R3 Energia necessária para o processo de destilação na coluna T-0303 e no conjunto de colunas T-0306 e T- kwh 0307, respectivamente R1 Produção de p-xileno ton.dia -1 R2 Pureza de p-xileno % r i Resposta do factor x i [1] T Base3 T Base6, T Base7 Temperatura na base da coluna T-0303, T-0306 e T- 0307, respectivamente ºC t calculado, t obtido t de student calculado e obtido, respectivamente [1] T COND3, T COND6, T COND7 Temperatura de saída do condensador da coluna T- 0303, T-0306 e T-0307, respectivamente ºC T F3, T F6, T F7 Temperatura da corrente de alimentação da coluna de destilação T-0303, T-0306 e T-0307, respectivamente ºC T i Temperatura da corrente i ºC T S, E306 Temperatura de saída do permutador E-0306 ºC T V3, T V6, T V7 Temperatura no topo da coluna T-0303, T-0306 e T- 0307, respectivamente ºC V ε Variância do erro experimental [1] x PX,REFINADO, x PX,EXTRACTO, x PX,DEST6, x PX,WF7 x OX,REFINADO, x OX,EXTRACTO, x OX,DEST6 Fracção mássica de p-xileno na corrente REFINADO, EXTRACTO, DEST6 e WF7 % Fracção mássica de o-xileno na corrente REFINADO, EXTRACTO e DEST6 % x MX,REFINADO, x MX,EXTRACTO, Fracção mássica de m-xileno na corrente REFINADO, x MX,DEST6 x EB,REFINADO, x EB,EXTRACTO, x EB,DEST6 x P-DEB,REFINADO, x P- DEB,EXTRACTO, x P-DEB,DEST6 x C9+ARO,REFINADO, x C9+ARO,EXTRACTO, C9+ARO,DEST6 x BENZ,REFINADO, x BENZ,EXTRACTO, x BENZ,DEST6 x EXTRACTO e DEST6 Fracção mássica de etilbenzeno na corrente REFINADO, EXTRACTO e DEST6 Fracção mássica de p-dietilbenzeno na corrente REFINADO, EXTRACTO e DEST6 Fracção mássica de C9+Aromáticos na corrente REFINADO, EXTRACTO e DEST6 Fracção mássica de benzeno na corrente REFINADO, EXTRACTO e DEST6 % % % % % vii

13 Símbolo Definição Unidade Árabe x N.ARO,REFINADO, x Fracção mássica de não Aromáticos na corrente N.ARO,EXTRACTO, x N.ARO,DEST6 x TOL,REFINADO, x TOL,EXTRACTO, TOL,TOLUENQ x TOL,DEST6, x REFINADO, EXTRACTO e DEST6 Fracção mássica de tolueno na corrente REFINADO, EXTRACTO, DEST6 e WF7 x i Factor codificado [1] Grego P Queda de pressão de uma coluna de destilação bar T Queda de temperatura de uma coluna de destilação ºC T E307 Diferença de temperaturas de saída entre o fluido quente e frio no permutador E-0307 [1] Adimensional, símbolo sem unidades % % ºC viii

14 Objectivos e Organização da Tese O objectivo deste trabalho é a simulação e optimização de parte integrante do processo de produção de p-xileno, nomeadamente os processos de destilação nas colunas T-0303, T-0306 e T Estes objectivos são auxiliados por um simulador de processos químicos, o Aspen, para a simulação do processo em questão e da optimização, nomeadamente, a maximização de produção de p-xileno. No âmbito dos objectivos propostos, o presente relatório é constituído por seis capítulos. O Capítulo 1 abrange, de uma forma geral, os conceitos fundamentais sobre o processo de produção de p-xileno, simulação e optimização de processos químicos. Também descreve os tipos de simulador, bem como o tipo de optimização, incluindo a descrição do Aspen e da metodologia de optimização. No Capítulo 2 a simulação do processo estudado é descrita, tendo em conta as informações do processo e suas premissas para o simulador utilizado. O equipamento seleccionado, bem como os motivos de selecção foram expostos e por fim os resultados obtidos são comparados com os actuais (2008). Os custos de produção da situação actual de produção de p-xileno perante a simulação efectuada são descritos neste capítulo. No Capítulo 3 é efectuada uma análise ao processo, discriminando o critério de optimização, os graus de liberdade, as variáveis de optimização e sua gama de trabalho, para a coluna T-0303 e para o conjunto de colunas T-0306 e T No Capítulo 4 descreve-se o planeamento experimental aplicado às variáveis de optimização e as soluções obtidas pela optimização do processo com o AspenPlus e com o Minitab15, finalizando-se com uma conclusão sobre os resultados. No capítulo 5 apresenta-se a análise das alterações processuais derivadas da optimização, e uma comparação do custo de produção actual com os dos projectos. Por fim, no Capítulo 6 as conclusões finais, bem como recomendações para futuros trabalhos são apresentadas. ix

15 Capítulo 1 - Introdução Os xilenos são hidrocarbonetos aromáticos, conhecidos como dimetilbenzenos, compostos por oito átomos de carbono, C 8, com fórmula molecular C 8 H 10 e utilizam-se em larga escala como solventes industriais ou intermediários para vários derivados (Akpolat e Gunduz, 2005; Minceva e Rodrigues). Na classe dos xilenos, existem essencialmente quatro tipos de isómeros, o etilbenzeno, o p-xileno, o o-xileno e o m-xileno (Dickneider). Estes possuem a mesma cadeia molecular mas enquanto o p-xileno, o o-xileno e o m-xileno possuem dois grupos metilo, e diferem apenas na posição de um dos radicais (metilo), o etilbenzeno possui um radical diferente, o etilo. Na Figura 1.1, constata-se que o radical do etilbenzeno é o etilo e que nos restantes isómeros o radical metilo difere na sua posição, o que cria compostos de isomeria plana de posição. CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH 2CH 3 CH 3 a) b) c) CH 3 d) Figura 1.1 Isómeros do Xileno: a) ortoxileno; b) paraxileno; c) metaxileno; d) etilbenzeno. Para alcançar o nível de produção de xilenos, de acordo com a procura mundial, sendo cerca de 80% relativa ao p-xileno, a separação dos isómeros é imperativa (Dyk, 2005). A dificuldade de separação de um dado isómero de xileno, dos restantes, por meios convencionais, é acentuada pelas baixas eficiências, devido à proximidade dos pontos de ebulição. Actualmente aplicam-se métodos de separação que permitem uma boa extracção a custos médios. Na Tabela 1.1, constam os pontos de ebulição dos isómeros do xileno, e, constata-se que os isómeros meta e para possuem temperaturas de ebulição muito próximas, não permitindo assim uma separação efectiva por meios convencionais. Tabela 1.1 Valores do ponto de ebulição, dos isómeros do xileno (base de dados AspenPlus 2006). Xilenos Propriedade Ortoxileno Metaxileno Etilbenzeno Paraxileno Ponto de ebulição (ºC) 144,43 139,12 136,20 138,36 De um modo geral as aplicações industriais dos xilenos são de importância relevante. Enquanto o o-xileno representa o reagente para a produção de anidrido ftálico, o m-xileno é empregue na produção de plásticos, na preservação de madeira, entre outros. O etilbenzeno é vulgarmente utilizado como solvente no fabrico de tintas e é a principal matéria-prima na produção de estireno. Quanto ao p-xileno, se for sujeito a uma oxidação, forma ácido tereftálico (utilizado como matéria-prima para produção de embalagens plásticas) sendo utilizado para fabrico de fibras têxteis sintéticas (Ketta, 1993; Witicoff, Reuben e Plotkin, 2004). Perante o particular interesse em melhorar a produção de p-xileno, uma breve descrição ao mercado deste isómero é realizada posteriormente. 1

16 1.1 Mercado do p-xileno O p-xileno é o isómero com uma maior procura de produção, sendo cerca de 98% respectiva à produção de ácido tereftálico (PTA) ou dimetiltereftalato (DMT). A restante fracção representativa, uma pequena parte, é utilizada como solvente e para produção de diparaxileno e herbicidas (Dados ICIS.com, 2009). Analisando a maior aplicação do p-xileno, verifica-se que este promove a produção de ácido tereftálico quando oxidado em meio de ácido acético sob o efeito de um catalisador Co, Mn e Br, a altas temperaturas, de acordo com a reacção presente na Figura 1.2 (Moraes et al, 2004). Figura 1.2 Reacção de oxidação do p-xileno, para produção de ácido tereftálico (Moraes et al, 2004). O ácido tereftálico permite a produção de polietileno, fibras e filmes de poliéster, bem como fibras de poliamida. De uma forma geral, os produtos originados pela oxidação do p-xileno, na presença de um catalisador podem ser identificados na Figura 1.3. O principal produto é o PTA, que basicamente é utilizado na produção de poliéster, nomeadamente as fibras de poliéster, o PET e filmes de poliéster (Minceva, 2004). Figura 1.3 Produtos obtidos através do p-xileno (Minceva, 2004) O mercado de p-xileno cresceu pelo acréscimo no consumo de PTA para produção de poliéster. Enquanto que na Ásia, o principal motivo de crescimento da procura do poliéster são as fibras usadas em têxteis, no norte da América e na Europa, constata-se um forte crescimento no consumo das resinas polietilenotereftalato (PET) para produção de garrafas de refrigerantes e água mineral. Apesar da procura global de poliéster crescer cerca de 6-8% por ano, esta foi afectada pelo enfraquecimento económico, assim como as resinas PET foram influenciadas pelo maior consumo de água não engarrafada. Um dos desafios inerentes à indústria de PTA é a crescente capacidade causada pelo aumento de produção que está a ser implementada na China e noutros locais. Estas expansões irão afectar o balanço global de oferta/procura, pois até 2009 o aumento da 2

17 capacidade de PTA será acentuado, e possivelmente excedente à necessidade actual (Dados ICIS.com, 2009). Posteriormente o seu método produtivo é exposto, para uma melhor compreensão dos processos químicos envolvidos. 1.2 Processo de Produção de Paraxileno De uma forma geral, o reformado, originado pelo tratamento da nafta, é separado em três conjuntos de aromáticos, os C 6 /C 7, C 8 e C 9-10, que também contêm não aromáticos, para serem a alimentação de uma posterior fábrica de aromáticos existente na refinaria em questão. Os aromáticos C 6 /C 7 produzem benzeno puro e tolueno, os C 8 são utilizados para a produção de p-xileno e os C 9-10, misturam-se com o tolueno e originam, após a reacção de transalquilação (reacção de transferência de grupos alquilo), uma mistura de xilenos (para reciclar para a separação do paraxileno) e benzeno (para a purificação na unidade de destilação) (IPPC,2003). Partindo dos aromáticos C 8, xilenos, e tendo em conta os próximos pontos de ebulição dos isómeros que inviabilizam a destilação, a separação dos mesmos é realizada por adsorção ou cristalização. No caso da separação se realizar por adsorção, geralmente esta encontra-se acoplada a um processo de isomerização, no sentido de converter os restantes isómeros em p-xileno adicional. Além dos processos anteriores, a destilação também tem funcionalidade na produção de paraxileno pois permite separar parte do ortoxileno dos restantes isómeros, remover o dessorvente caso se utilize a adsorção e purificar o p-xileno removendo o tolueno existente. Seguidamente apresenta-se uma breve descrição sobre os processos existentes em 1.2.1, as melhores técnicas disponíveis de acordo com a Comissão Europeia em e no capítulo o método produtivo implantado na refinaria da Galp no Porto Processos existentes Na produção de paraxileno tanto se pode optar pela adsorção selectiva ou cristalização como método de separação do p-xilenos dos restantes isómeros do xileno. Posteriormente a técnica processual de ambos os métodos é descrita. Quanto a um dos métodos de separação de p-xileno, a cristalização, este não é tão vulgarmente utilizado como a adsorção, pois é considerado menos vantajoso. Uma das vantagens da adsorção face à cristalização é a alta taxa de recuperação de paraxileno, que sendo combinada com a isomerização permite a redução da capacidade de tratamento em cerca de 40% para uma produção idêntica de p-xileno. A técnica para a separação de p-xileno por cristalização consiste no arrefecimento da alimentação a uma temperatura ligeiramente superior à do ponto eutéctico (temperatura na qual ocorre mudança de fase), sendo os cristais formados separados por filtração ou centrifugação. De referir que a alimentação mencionada é uma mistura de C 8 proveniente de um Splitter de xilenos. Seguidamente promove-se um aquecimento para a fusão dos cristais e um novo arrefecimento a uma temperatura intermédia entre a eutéctica inicial e a de alimentação efectiva, para uma purificação do p-xileno. O licor obtido no segundo cristalizador é reciclado para o primeiro passo da cristalização (Meyers, 1997; Meyers, 2004). Por vezes para alcançar as especificações comerciais, como um mínimo de 99,5% de pureza, tratamentos auxiliares são necessários, o que acresce o custo final do produto. A nível comercial, os primeiros métodos de separação de p-xileno por cristalização foram desenvolvidos pela Oronite (agora denominada de Chevron) e a Humble-Oil. Os 3

18 processos mais conhecidos são o de Chevron Phillips, que já não é comercializado, o Amoco, o Esso (também designado de Isofining) e Antar HRI (Hydrocarbon Research, Inc). O último modelo foi proposto por Krupp, Maruzen e ARCO ( Atlantic Richfield Co.) e o processo denomina-se de Arco (Meyers, 1997; Meyers, 2004; Chauvet et al, 1989). Estes processos são munidos ainda de destilação na etapa final, para a purificação do p-xileno, removendo qualquer tolueno presente. Como exemplo de separação do paraxileno por cristalização apresenta-se na Figura 1.4 o processo relativo a Arco. Figura 1.4 Esquema representativo da separação de paraxileno por cristalização, num processo de duas fases, denominado de Arco (Chauvel et al, 1989). O outro método de separação, a adsorção selectiva por peneiros moleculares, é actualmente preferida, em detrimento da cristalização, pelas indústrias químicas que pretendem separar o p-xileno. Duas das principais tecnologias industriais que utilizam a adsorção e que se encontram disponíveis no mercado são o Parex da UOP (Universal Oil Products) e o Aromax da Toray (Toray Industries, Inc). O processo industrializado pela UOP para recuperação de p-xileno é uma variante da tecnologia Sorbex (unidade de recuperação de metaxileno de uma mistura de xilenos), na qual ocorre a separação de um componente no meio de outros por adsorção selectiva num sólido (UOP LLC,2006b). Este método utiliza um zéolito como adsorvente que é selectivo para o componente que se pretende remover, e, ao contrário da cromatografia convencional, o processo Parex opera de forma contínua, onde a alimentação, o dessorvente e as correntes de saída da unidade são trocadas ciclicamente de posição, num conjunto de colunas, sendo comummente denominado de leito móvel simulado. Esta simulação da alimentação é auxiliada por uma válvula rotativa que introduz a mistura em diferentes pontos da coluna de adsorção (Meyers, 1997; Meyers, 2004; Gary e Handwerk, 2001; Chauvet et al, 1989). Na Figura 1.5 o esquema do processo de adsorção Parex é apresentado. Tipicamente a unidade Parex tem uma coluna de 24 leitos adsorventes, porém devido a restrições na construção, a maior parte das unidades possui duas colunas de adsorção com 12 leitos cada uma. De acordo com a UOP, no Parex o p-xileno é extraído preferencialmente com uma pureza de 99,9% e com cerca de 97% de recuperação por passagem (UOP LLC, 2006b). 4

19 Nesta operação contínua resultam duas correntes, uma rica em p-xileno, denominada de extracto e outra contendo os restantes aromáticos designando-se por refinado. Uma bomba de recuperação na base da coluna remete o fluido ao topo, assegurando deste modo uma contracorrente líquida contínua. Devido às particularidades do processo da UOP, todas as operações envolvidas devem ser devidamente controladas e programadas. A condição de operação característica é a temperaturas inferiores a 180ºC.(Chauvel et al, 1989 e UOP LLC, 2006b). Figura 1.5 Esquema representativo da separação de paraxileno por adsorção, do processo Parex (UOP LLC, 2006b). Relativamente ao Aromax, este conduz a adsorção na fase líquida numa coluna horizontal com vários andares que se encontram totalmente isolados e preenchidos com zéolitos. Tal como no Parex, o dessorvente no refinado e no extracto recupera-se por destilação e de seguida é reciclado para a unidade de adsorção. Contudo este processo não permite extrair p-xileno de uma mistura isomerizada de xilenos (Weissermel et al, 2003). Neste caso o caudal do sólido/líquido também é simulado em contracorrente, pelo controlo de válvulas, previamente programadas. Isto provoca a deslocação progressiva das várias zonas do fim de uma coluna para a outra, alcançando assim uma produção contínua. No processo Aromax, tanto a carga como a descarga e regeneração do adsorvente pode ser efectuada em qualquer andar da coluna e, esta unidade possui uma vida total útil de aproximadamente 10 anos. Geralmente as condições de operação para este processo (Aromax) são a temperaturas inferiores a 200ºC e a pressões menores que 2x10 6 Pa (pressão absoluta) (Chauvel et al, 1989). Como referido anteriormente, a adsorção permite, em comparação com a cristalização, quando associada à isomerização, reduzir o tratamento necessário para uma dada quantidade a produzir de paraxileno. 5

20 A isomerização é uma reacção onde se restabelece o equilíbrio na distribuição dos isómeros do xileno, de uma mistura pobre em paraxileno, promovendo a formação de paraxileno em detrimento dos restantes isómeros, num reactor. A corrente de saída do reactor é geralmente dirigida para um Splitter de xilenos, cujo produto de topo é a alimentação da unidade de adsorção, permitindo obter uma maior recuperação de p-xileno. A isomerização é distinguida em dois tipos, sendo um relativo à isomerização do o- xileno e m-xileno e a outra à do etilbenzeno (EB), como se pode visualizar nas figuras 1.6 e 1.7, respectivamente. CH 3 CH 3 Ácido CH 3 Ácido CH 3 CH 3 H 2 CH 3 Figura 1.6 Isomerização do xileno. Reacção de equilíbrio dos isómeros de xileno, na presença de um ácido, no sentido de se maximizar o p-xileno. Enquanto que a isomerização do o-xileno e m-xileno, na presença de catalisador e hidrogénio gasoso, os converte numa mistura de xilenos, a reacção de desalquilação (remoção das cadeias laterais), transforma o etilbenzeno em benzeno. As duas isomerizações dependem do tipo de catalisador empregado na reacção, e na figura posterior, como supramencionado, visualiza-se a transformação do etilbenzeno em benzeno e em etano na presença de um ácido, metal e hidrogénio. C 2 H 5 Ácido Metal + C 2 H 4 + C 2 H 6 H 2 Figura 1.7 Isomerização do etilbenzeno, na presença de um ácido, de um metal, e hidrogénio, no sentido de se produzir um produto do benzeno. Geralmente, quando o objectivo principal é maximizar a produção de paraxileno, selecciona-se a primeira catálise referida, a de isomerização do xileno, presente na Figura 1.6.(Meyers, 1997; Gary e Handwerk, 2001). Para um processo em fase líquida, a catálise pode ser promovida por zéolitos ou Friedel-Crafts (ácidos halogenados, halogéneos metálicos ou mistura de ambos, que permitem a alquilação do benzeno ou do tolueno). No entanto para processos em fase gasosa o tipo de catalisador divide-se em três variantes: 6

21 a) Aluminosilicatos (zéolitos naturais), operando na ausência de hidrogénio; b) Metais nobres suportados, numa atmosfera de hidrogénio; c) Metais não nobres operando na presença de hidrogénio. De acordo com a fase em causa e o catalisador seleccionado, as condições de operação variam relativamente à atmosfera, à temperatura e à pressão (Chauvet et al, 1989). Os processos industriais mais comuns são: Isoforming da Esso Research and Engineering Company (Exxon); Isomar da UOP, exposto na Figura 1.8; Isolene I da Toray. Figura 1.8 Esquema representativo da isomerização de xileno, do processo Isomar. (UOP LLC, 2006a). Na Tabela 1.2 expõem-se dados referentes à capacidade de produção, pureza e afins, para diferentes processos de isomerização. Tabela 1.2 Dados para processos de isomerização de xilenos e para sistemas que operam na presença de metais nobres (*) Processo de isomerização Octafining Isomar Isolene --- Fabricante ARCO UOP Toray IFP Técnica de separação de p-xileno associada Cristalização Parex Aromax Cristalização Capacidade de produção de p- xileno (ton/ano) Grau de reciclagem (razão entre o reciclado e a alimentação fresca) 2, ,7 Gás hidrogénio (ton) 0,07 0,11 0,18 0,02 Pureza de paraxileno (%(m/m)) 99,5 a) 99,5 b) 99,5 b) 95 b) (*) Adaptado de Chauvel et al, 1989,pg. 288; a) (McKetta e Weismantel, 1999); b) (Weissermel et al, 2003) 7

22 Por análise da Tabela 1.2 constata-se que todos os processos (processo de adsorção juntamente com a isomerização), à excepção do IFP, produzem p-xileno puro a 99,5%. Apesar do IFP produzir p-xileno com menor pureza, tem uma maior capacidade de produção do que os restantes processos. O fabricante IFP (Institut Français du Petrole) não apresenta um processo de isomerização, pois através da cristalização alcança uma produção de paraxileno superior aos restantes, contudo a informação anterior data de 1989 e actualmente a IFP possui uma unidade de adsorção selectiva, designada de Eluxyl. Esta técnica muito semelhante ao processo do Parex difere na aplicação de espectroscopia para medição do perfil de concentração na coluna, ao invés de uma válvula rotativa. Neste caso a unidade Eluxyl é capaz de produzir paraxileno, apenas com um cristalizador, paraxileno com 99,9% de pureza (PERP, 1997). Além da adsorção e isomerização, o processo de produção de p-xileno também abrange a destilação, de forma a eliminar o dessorvente das correntes de saída do processo de adsorção, como referido outrora, e separar do p-xileno, com elevada pureza, qualquer tolueno existente na alimentação (Meyers, 1997; Meyers, 2004; Gary e Handwerk, 2001) BREF Best Available Techniques Reference Document O BREF(Best Available Techniques Reference) é um conjunto de documentos de referência com os BAT s (Best Available Technique), que fornece informações sobre um dado dado sector industrial, suas emissões usuais, níveis de consumo e algumas técnicas emergentes. O BREF é elaborado pelo Bureau Europeu IPPC(Integrated Pollution Prevention and Control) em Sevilha, no qual os BAT s são definidos. Os documentos referidos anteriormente são formalmente adoptados pela Comissão Europeia. De seguida apresenta-se um excerto do BREF, na Tabela 1.3, para a indústria química, de 2003, para os processos que envolvem a produção do paraxileno, nomeadamente a isomerização, a cristalização e a adsorção (IPPC, 2003). Tabela 1.3 Excerto retirado do BREF relativo aos processos envolvidos na produção de paraxileno. Processo Condições do processo Objectivo do Outras Pressão Temperatura Componente Processo Catalisador características (bar) (ºC) de reacção Isomerização Semelhante ao Octafining Aumentar a proporção de p- xileno Pt/Zéolito H 2 Isomar (UOP), Isoforming (Exxon) e Isarom (IFP) MAHI (Móbil) Amoco Parex (UOP) Separar o paraxileno de uma mistura de xilenos Produção de paraxileno Separar o paraxileno de uma mistura de xilenos Fase gasosa Cristalização Catálise ZSM-5 Atmos. -55 a Fase líquida Fonte: IPPC, 2003, cap.8, pg. 203 Adsorção Peneiros moleculares num leito móvel Cristalização de dois estágios Recuperação de 97% de paraxileno Na Tabela 1.3 apresentam-se as condições de operação para as melhores técnicas disponíveis para a isomerização, cristalização e adsorção e os fabricantes das unidades. Estas informações são de interesse para comparação a uma instalação já implantada ou para um eventual projecto de uma planta industrial que envolva as operações apresentadas. 8

23 1.2.3 Processo de produção de paraxileno GALP Neste sub-capítulo será dado ênfase ao método processual adoptado na Galp da Refinaria do Porto, para a produção de paraxileno, processo que se situa na fábrica de aromáticos. Para um enquadramento da fábrica de aromáticos e sua relação com a produção de p-xileno, posteriormente sintetiza-se o processo. Assim iniciando-se pela fábrica de combustíveis, sabe-se que é desta que provém o reformado, que servirá de alimentação à unidade Desta unidade, U0100, resulta um corte de C 8 que é encaminhada para a unidade 0300, com o objectivo de produzir p-xileno de elevada pureza. Outra unidade inserida neste processo é a unidade 0400, que promove a produção de p-xileno através de uma reacção, pois o resultante desta, após remoção de o-xileno, retorna à unidade De salientar que a U0300 e U0400 possuem o Parex e o Isomar, respectivamente, como principais unidades. A unidade U0300 e U0400 são as de maior interesse pois focalizam a produção de p- xileno, e como os processos de adsorção selectiva e isomerização já foram discutidos nos subcapítulos anteriores, apenas se realizará a descrição do processo da Galp, tendo em conta estas duas unidades. De uma forma geral o processo é constituído por quatro colunas de destilação, e duas unidades processuais, o Parex e o Isomar, tal como esquematizado na Figura 1.9. Tolueno Mistura de xilenos Extracto A T-0306 T-0307 Paraxileno Alimentação fresca T-0471 Produção de o-xileno Refinado T-0303 B Reciclagem Figura 1.9 Esquema representativo da produção de paraxileno na Refinaria Galp, no Porto. Legenda: T Coluna de separação de xilenos (Splitter de xilenos); A Unidade de adsorção, Parex (T-0301 e T-0302); T-0306 Coluna de remoção do dessorvente do extracto; T-0307 Coluna de acabamento; T-0303 Coluna de remoção do dessorvente do refinado; B Unidade de isomerização, Isomar (R-0401). Descrevendo o processo, com base no esquema da Figura 1.9, vem que a mistura de xilenos, proveniente do tratamento da nafta, que consiste em aromáticos de oito carbonos (C 8 ), é a alimentação fresca do splitter de xilenos (T-0471) 1. A base do splitter é separada posteriormente para a produção de o-xileno e o topo resultante (com uma fracção mássica de 17% em paraxileno) é enviada para a unidade processual de adsorção da UOP, Parex, para uma recuperação de 97% em paraxileno por passagem. No Parex (A), o adsorvente e dessorvente utilizados são peneiros moleculares e o paradietilbenzeno, respectivamente. Esta unidade baseia-se em duas colunas de adsorção de 12 leitos cada, designadas de T-0301 e T Nomenclatura empregada na Galp, na refinaria do Porto, para designar os equipamentos. O T representa uma coluna, neste caso de destilação, e o número seguido da letra, 0471 define a localização do equipamento numa dada unidade. 9

24 Desta unidade resultam duas correntes de saída, o refinado pobre em paraxileno (em massa cerca de 0,86%), e o extracto rico (em massa sensivelmente 24%) do mesmo composto. Ambas as correntes possuem dessorvente em excesso, resultante do processo de adsorção e por conseguinte a sua remoção deve ser efectuada para não prejudicar os processos posteriores. A remoção do p-dietilbenzeno efectua-se por destilação, onde o produto é obtido na base da coluna de destilação, e o dessorvente removido quer do extracto quer do refinado são misturados e reenviados, após purifcação, para a coluna de adsorção pela válvula rotativa. De referir que para manter a qualidade do dessorvente a corrente anterior passa por um conjunto de colunas, T-0308 e T-0309, para a recuperação de dessorvente. Apesar de não se encontrarem inseridas na Figura 1.9, geralmente encontram-se acopladas ao Parex de modo a facilitar o reenvio de dessorvente aos leitos de adsorção. A coluna T-0306 permite remover o dessorvente do extracto e reencaminhar o topo obtido, com cerca de 98,8% de paraxileno, para uma posterior coluna de purificação, designada de T-0307, com a função de remover qualquer tolueno existente e alcançar uma pureza de 99,6% em paraxileno. Antes do refinado entrar no processo Isomar, é tratado na coluna de destilação T- 0303, onde se remove o dessorvente pela base da coluna, e a alimentação do reactor é o produto de topo da mesma, que contém essencialmente m-xileno, o-xileno e etilbenzeno, sendo o paraxileno uma fracção mássica muito reduzida, cerca de 2%. No reactor de isomerização (B), num meio catalítico em presença de hidrogénio, os xilenos (o-xileno e m-xileno) são convertidos em p-xileno originando uma mistura de isómeros aromáticos C 8 em equilíbrio. A corrente de saída do reactor, é adicionada à alimentação fresca do Splitter de xilenos. O caso de estudo de processo de produção de p-xileno na refinaria Galp, no Porto, aplica o ciclo Parex-Isomar, da UOP. 1.3 Simulação de processos químicos Actualmente, a compreensão de um processo industrial é cada vez mais relevante para o aumento da sua competitividade, pois permite o conhecimento necessário para posteriores implementações ou modificações em prol de uma melhoria ao dado processo. Uma avaliação de um processo químico pode ser realizada quer por resolução ou por alteração, quer por modelagem ou simulação. No âmbito da simulação geralmente utilizam-se simuladores de processo, que permitem alcançar resultados com o mínimo esforço adicional, pois são dotados de propriedades físicas e químicas de compostos, vários tipos de equipamento, entre outros, revelando-se um tema de interesse nas áreas científicas. Mediante a crescente procura de meios computacionais capazes de formular um processo de uma dada unidade industrial, uma grande variedade de ferramentas de simulação é disponibizada no comércio nos dias de hoje. Contudo o simulador de processos a adoptar num dado processo químico não é pré-definido, pois deve-se ter em conta os existentes no mercado e as suas características principais, isto é, um estudo preliminar do programa de simulação deve ser efectuado. Tipicamente um programa de um simulador contém as etapas demonstradas na Figura